【題目】國家重大科學(xué)工程項目“EAST超導(dǎo)托卡馬克核聚變實驗裝置”實現(xiàn)了電子溫度超過5000萬度、持續(xù)時間達(dá)102秒的超高溫長脈沖等離子體放電,這是國際托卡馬克實驗裝置上電子溫度達(dá)到5000萬度持續(xù)時間最長的等離子體放電。該成果在未來聚變堆研究中具有里程碑意義,標(biāo)志著我國在穩(wěn)態(tài)磁約束聚變研究方面繼續(xù)走在國際前列。“EAST”部分裝置的簡化模型:要持續(xù)發(fā)生熱核反應(yīng),必須把溫度高達(dá)幾百萬攝氏度以上的核材料約束在半徑分別為的兩個同心圓之間的環(huán)形區(qū)域內(nèi),等離子體只在半徑為的圓形區(qū)域內(nèi)反應(yīng),環(huán)形區(qū)域存在著垂直于截面的勻強(qiáng)磁場。假設(shè)約束的核聚變材料只有氕核()和氘核(),已知氕核()的質(zhì)量為,電量為,兩個同心圓的半徑滿足,只研究在紙面內(nèi)運動的核子,不考慮核子間的相互作用,中子和質(zhì)子的質(zhì)量差異以及速度對核子質(zhì)量的影響。

1)兩個氘核()結(jié)合成一個氦核()時,要放出某種粒子,同時釋放出能量,寫出上述核反應(yīng)方程;

2)核聚變材料氕核()和氘核()具有相同的動能,為了約束從反應(yīng)區(qū)沿不同方向射入約束區(qū)的核子,求環(huán)形磁場區(qū)域所加磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度B滿足的條件;

3)若環(huán)形磁場區(qū)域內(nèi)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為,氕核()從圓心O點沿半徑方向以某一速度射入約束區(qū),恰好經(jīng)過約束區(qū)的外邊界,求氕核()運動的周期T

【答案】123

【解析】1兩個氘核()結(jié)合成一個氦核( )的核反應(yīng)方程為

2)若氘核不從磁場中射出,則氕核一定不從磁場中射出。因此只要滿足氘核不從磁場中射出即可。由幾何關(guān)系得

由洛倫茲力提供向心力得:

有題意可知:

解得:

磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)滿足的條件為

3)氕核()運動的軌跡如圖所示,要使沿半徑方向運動的氕核()恰好經(jīng)過約束區(qū)的外邊界,運動軌跡圓與磁場外邊界圓相切。設(shè)這時軌跡圓的半徑為R2,速度為v2,有幾何關(guān)系有

洛倫茲力充當(dāng)向心力,根據(jù)牛頓第二定律有

氕核()在約束區(qū)做勻速圓周運動的周期

氕核()在約束區(qū)中運動一次的時間

氕核()在在反應(yīng)區(qū)沿半徑運動一次的時間

氕核()運動的周期

解得

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,重物A被繞過小滑輪P的細(xì)線所懸掛,小滑輪P被一根細(xì)線系于天花板上的O點.B放在粗糙的水平桌面上,O′是三根線的結(jié)點,bO′水平拉著B物體,aO′bO′cO′夾角如圖所示.細(xì)線、小滑輪的重力和細(xì)線與滑輪間的摩擦力均可忽略,整個裝置處于靜止?fàn)顟B(tài).若懸掛小滑輪的細(xì)線OP的張力是20N,則下列說法中錯誤的是(g10 m/s2)( )

A. 重物A的質(zhì)量為2 kg

B. 桌面對B物體的摩擦力為10N

C. 重物C的質(zhì)量為1 kg

D. OP與豎直方向的夾角為60°

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,矩形線圈在0.01 s內(nèi)由原始位置Ⅰ轉(zhuǎn)落至位置Ⅱ.已知ad=5×102 m,ab=20×102 m,勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2 T,R1=R3=1 Ω,R2=R4=3 Ω.求:

(1)平均感應(yīng)電動勢;

(2)轉(zhuǎn)落時,通過各電阻的平均電流.(線圈的電阻忽略不計)

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】法拉第在1831年發(fā)現(xiàn)了“磁生電”現(xiàn)象。如圖,他把兩個線圈繞在同一個軟鐵環(huán)上,線圈A和電池連接,線圈B用導(dǎo)線連通,導(dǎo)線下面平行放置一個小磁針。實驗中可能觀察到的現(xiàn)象是

A. 只要A線圈中電流足夠強(qiáng),小磁針就會發(fā)生偏轉(zhuǎn)

B. A線圈接通后,線圈B匝數(shù)較少時小磁針不偏轉(zhuǎn),匝數(shù)足夠多時小磁針會偏轉(zhuǎn)

C. 線圈A和電池接通瞬間,小磁針會偏轉(zhuǎn)

D. 線圈A和電池斷開瞬間,小磁針不偏轉(zhuǎn)

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】測量金屬絲的電阻率的實驗中,提供下列實驗器材:

多用電表

金屬絲 (已知其長度為,直徑為,電阻未知)

電流表 (量程,內(nèi)阻)

電流表 (量程,內(nèi)阻)

電壓表 (量程,內(nèi)阻)

保護(hù)電阻 (阻值)

滑動變阻器 (總阻值約)

電池 (電動勢,內(nèi)阻很小)

開關(guān)及導(dǎo)線若干

①為了設(shè)計電路,先用多用電表的歐姆擋,粗測金屬絲電阻,選擇倍率為×10擋測量金屬絲的電阻時,操作步驟正確,發(fā)現(xiàn)表頭指針偏轉(zhuǎn)角度很大,為了較準(zhǔn)確地進(jìn)行測量,應(yīng)換到_________擋。如果換擋后立即用表筆連接待測電阻進(jìn)行讀數(shù),那么缺少的步驟是___________,若補(bǔ)上該步驟后測量,表盤的示數(shù)如圖,則該電阻的阻值是__________

②根據(jù)粗測的判斷,設(shè)計一個測量金屬絲電阻的電路,要求操作簡便,又盡可能有較高的測量精度。請在答題紙的方框內(nèi)畫出實驗電路圖(金屬絲的電阻為已畫在方框內(nèi)),并將各元件字母代碼標(biāo)在該元件的符號旁________

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】(1)某同學(xué)先用一個有四個倍率的多用電表粗略測量某合金材料制成的導(dǎo)體的電阻,四個倍率分別是×1、×10、×100、×1000.用×100檔測量該導(dǎo)體電阻時,操作步驟正確,發(fā)現(xiàn)表頭指針偏轉(zhuǎn)角度很小,為了較準(zhǔn)確地進(jìn)行測量,應(yīng)換到_____檔。

(2)用游標(biāo)卡尺測量該導(dǎo)體的長度如圖所示,可知其長度為_____mm。

(3)若通過多用電表測得該導(dǎo)體的電阻約為8000Ω,現(xiàn)該同學(xué)想通過伏安法測定該導(dǎo)線的阻值Rx.現(xiàn)有電源(3V,內(nèi)阻可不計),滑動變阻器(0~10Ω,額定電流2A),開關(guān)和導(dǎo)線若干以及下列電表:

A.電流表(0~5mA,內(nèi)阻約0.125Ω)

B.電流表(0~0.6A,內(nèi)阻約0.025Ω)

C.電壓表(0~3V,內(nèi)阻約3kΩ)

D.電壓表(0~15V,內(nèi)阻約15kΩ)

為減小測量誤差,在實驗中,電流表應(yīng)選用_____,電壓表應(yīng)選用_____ (選填器材前的字母);實驗電路應(yīng)采用圖中的_____(選填”、“”、“、或”)。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】一步行者以6.0 m/s的速度跑去追趕被紅燈阻停的公交車,在跑到距汽車20 m處時,綠燈亮了,汽車即刻以1.0 m/s2的加速度勻加速啟動前進(jìn),則(   )

A. 人經(jīng)6s時間能追上了公共汽車

B. 人追不上公共汽車,人車之間的最近距離為2 m

C. 人能追上公共汽車,追上車前人共跑了36 m

D. 人追不上公共汽車,且車開動后,人車之間的距離先減小,后增大

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】已知通有電流I的長直導(dǎo)線在距導(dǎo)線r處產(chǎn)生的磁場為,式中k為常量。如圖所示,三根相同的長直導(dǎo)線a、b、c固定在同一水平面中。Abbc的間距相等,導(dǎo)線b中通有垂直于紙面向里的電流,ac中通有垂直于紙面向外的電流,電流強(qiáng)度均相等。三根導(dǎo)線處于豎直向下的勻強(qiáng)磁場中,且導(dǎo)線a在導(dǎo)線b處產(chǎn)生的磁場與勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等。下列說法正確的是(

A. 導(dǎo)線a所受安培力的方向水平向左

B. 導(dǎo)線b所受安培力的方向水平向左

C. 導(dǎo)線ab所受的安培力大小之比為21

D. 導(dǎo)線b、c所受的安培力大小之比為23

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】目前中國航天的嫦娥計劃進(jìn)展順利,馬上將實施的項目為: 嫦娥五號,如今我們?nèi)〉猛黄岂R上要登上月球,并將把采集到的月球樣品送回地球! 嫦娥五號的著陸器在下落到距月面h高度處懸停后,關(guān)閉發(fā)動機(jī)做自由落體運動,經(jīng)時間t落到月球表面,取樣后著陸器從月面起飛時的速度至少要達(dá)到月球第一字宙速度的倍時,才能克服月球的引力離開月球。已知萬有引力常最為G,月球的半徑為R,不考慮月球自轉(zhuǎn)的影響,則著陸器要脫離月球返回地球,從月球表面的起飛速度至少應(yīng)為

A. B. C. D.

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